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KR100516573B1 - Process for producing hexafluoroethane and use thereof - Google Patents

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KR100516573B1
KR100516573B1 KR10-2002-7001234A KR20027001234A KR100516573B1 KR 100516573 B1 KR100516573 B1 KR 100516573B1 KR 20027001234 A KR20027001234 A KR 20027001234A KR 100516573 B1 KR100516573 B1 KR 100516573B1
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South Korea
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gas
compound
hexafluoroethane
chf
reaction
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오히도시오
오노히로모토
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쇼와 덴코 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 분자내에 염소원자를 보유하는 화합물을 함유한 CF3CHF2를 이용하여 수익성이 좋은 CF3CF3제조방법 및 그것의 용도를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a profitable method for producing CF 3 CF 3 using CF 3 CHF 2 containing a compound having a chlorine atom in its molecule and its use.

본 발명의 방법에서 CF3CHF2와 분자내에 염소원자를 보유하는 화합물을 함유한 혼합가스를 불소화 촉매의 존재하에서 불화수소와 반응시킴으로써 주요 불순물인 CClF2CF3는 CF3CF3로 전환되고, CF3CF3를 함유한 CF3CHF2는 희석가스의 존재하에 스상에서 불소가스와 반응시킨다.In the process of the present invention, by reacting a mixed gas containing CF 3 CHF 2 and a compound having a chlorine atom in the molecule with hydrogen fluoride in the presence of a fluorination catalyst, the main impurity CClF 2 CF 3 is converted to CF 3 CF 3 , CF 3 CF 3 CHF 2 containing the CF 3 is reacted with a fluorine gas on the bus in the presence of a diluent gas.

Description

헥사플루오로에탄 제조방법 및 그것의 용도{PROCESS FOR PRODUCING HEXAFLUOROETHANE AND USE THEREOF}Hexafluoroethane manufacturing method and its use {PROCESS FOR PRODUCING HEXAFLUOROETHANE AND USE THEREOF}

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본 발명은 펜타플루오로에탄과 염소원자를 보유한 화합물을 함유하는 가스 혼합물을 크롬 산화물에 인듐을 첨가하여 얻어진 불소화 벌크 촉매의 존재 하에서 가스상의 불화수소와 반응시켜 상기 염소원자를 보유한 화합물을 불소화하는 단계 및 펜타플루오로에탄과 상기 불소화된 화합물을 함유하는 가스 혼합물을 희석가스의 존재하에 가스상에서 불소가스와 반응시키는 단계를 포함하는 헥사플루오로에탄 제조방법 및 그것의 용도에 관한 것이다.The present invention is a step of fluorinating a compound having a chlorine atom by reacting a gas mixture containing pentafluoroethane and a compound having a chlorine atom with gaseous hydrogen fluoride in the presence of a fluorinated bulk catalyst obtained by adding indium to chromium oxide. And reacting a gas mixture containing pentafluoroethane and the fluorinated compound with fluorine gas in the gas phase in the presence of diluent gas and a use thereof.

펜타플루오로에탄(이하 "CF3CHF2"로 나타낸다)은 예컨대, 저온냉매로서 이용하거나, 헥사플루오로에탄(이하 "CF3CF3"로 나타낸다) 제조를 위한 출발물질로서 이용된다.Pentafluoroethane (hereinafter referred to as "CF 3 CHF 2 ") is used, for example, as a low temperature refrigerant or as starting material for the preparation of hexafluoroethane (hereinafter referred to as "CF 3 CF 3 ").

CF3CHF2의 제조를 위해서 예컨대, 하기 방법들이 지금까지 알려져 있다.For the production of CF 3 CHF 2 , for example, the following methods are known to date.

(1) 과염소산염에틸렌(CCl2=CCl2) 또는 그것의 불화물을 불화수소로 불소화하는 방법(JP-A-597724(JP-A는 여기서, 일본특허공개를 의미한다.), JP-A-6-506221, JP-A-7-76534, JP-A-7-118182, JP-A-8-268932 및 JP-A-9-511515),(1) A method of fluorinating ethylene perchlorate (CCl 2 = CCl 2 ) or its fluoride with hydrogen fluoride (JP-A-597724 (JP-A here means Japanese Patent Laid-Open), JP-A- 6-506221, JP-A-7-76534, JP-A-7-118182, JP-A-8-268932 and JP-A-9-511515),

(2) 클로로펜타플루오로에탄(CClF2CF3)의 가수소분해를 수행하는 방법, 및(2) a method for carrying out the hydrogenolysis of chloropentafluoroethane (CClF 2 CF 3 ), and

(3) 할로겐함유에틸렌과 불소가스를 반응시키는 방법(JP-A-1-38034).(3) A method of reacting halogen-containing ethylene with fluorine gas (JP-A-1-38034).

CF3CHF2제조를 위해 이들 방법을 이용할 때, 목표CF3CHF2는 주요 불순물로 분자 내에 염소원자를 보유하는 화합물을 함유한다. 분자내에 염소원자를 보유한 화합물은 클로로메탄, 클로로디플루오로메탄 및 클로로트리플루오로메탄 등의 분자내에 1개 탄소원자를 보유하는 화합물, 클로로펜타플루오로에탄, 디클로로테트라플루오로에탄, 클로로테트라플루오로에탄 및 클로로트리플루오로에탄 등의 분자내에 2개 탄소원자를 보유하는 화합물 및 클로로트리플루오로에틸렌 등의 불포화화합물을 들 수 있다.When using these methods for the production of CF 3 CHF 2 , the target CF 3 CHF 2 contains compounds having chlorine atoms in the molecule as major impurities. Compounds having chlorine atoms in a molecule include compounds having one carbon atom in a molecule such as chloromethane, chlorodifluoromethane and chlorotrifluoromethane, chloropentafluoroethane, dichlorotetrafluoroethane and chlorotetrafluoro And unsaturated compounds such as chlorotrifluoroethylene and compounds having two carbon atoms in the molecule such as ethane and chlorotrifluoroethane.

불소가스(F2)와 CF3CHF2를 반응시키는 직접적인 불소화 반응에 의해 CF3CF3를 제조하는 경우에 있어서는, CF3CHF2가 분자내에 염소원자를 보유하는 화합물을 함유하고 있으면, 불소가스와의 반응에서 염소, 염화수소, 불화염소 또는 상이한 종류의 클로로플루오로카본류들이 생성된다. 히드로플루오로카본(HFC) 또는 퍼플루오로카본(PFC)이 CF3CHF2내에 함유되어 있을 때 조차도 특별한 문제는 발생하지 않지만, 예컨대, 클로로메탄(CH3Cl) 또는 클로로디플루오로메탄(CHClF2)은 불소가스와 반응하여 클로로트리플루오로메탄(CClF3)을 생성한다. 목적 CF3CF3 및 클로로트리플루오로메탄은 공비혼합물을 형성하므로, CClF3는 정제를 위해 증류, 흡착 등을 수행하더라도 제거하기 곤란하다. 따라서, CF3CF3생성을 위해 불소가스와 CF3CHF2를 반응시킬 경우에는 CF3CHF2내에 함유된 분자내에 염소원자를 보유하는 화합물의 양을 되도록 감소시켜야 한다.In the case of producing CF 3 CF 3 by a direct fluorination reaction in which fluorine gas (F 2 ) and CF 3 CHF 2 are reacted, if CF 3 CHF 2 contains a compound having a chlorine atom in the molecule, fluorine gas The reaction with chlorine, hydrogen chloride, chlorine fluoride or different kinds of chlorofluorocarbons is produced. Even when hydrofluorocarbons (HFCs) or perfluorocarbons (PFCs) are contained in CF 3 CHF 2 , no particular problems arise, for example chloromethane (CH 3 Cl) or chlorodifluoromethane (CHClF). 2 ) reacts with fluorine gas to produce chlorotrifluoromethane (CClF 3 ). Objective CF 3 Since CF 3 and chlorotrifluoromethane form an azeotrope, CClF 3 is difficult to remove even if distillation, adsorption or the like is carried out for purification. Therefore, CF 3 CF case be reacted with fluorine gas CF 3 CHF 2 to 3 produced, must be reduced so that the amount of the compound having a chlorine atom in the molecule contained in the CF 3 CHF 2.

CF3CHF2의 종래 제조방법에 따르면, 분자내에 염소원자를 보유한 화합물의 총량이 때때로 1부피%만큼 되기도 한다. 그러므로, CF3CHF2내에 함유된 이들 화합물을 제거하고, CF3CHF2의 순도를 증가시키기 위해 증류조작을 반복하나, 이는 증류비용을 증가시키고, 증류손실이 야기되고, 수익성은 나빠지고, 분자내에 염소원자를 보유하는 몇몇의 화합물들은 CF3CHF2와 공비혼합물 또는 공비유사혼합물을 형성하고 증류조작만으로 제거하기에는 매우 곤란한 문제들을 가지고 있다. 특히, 클로로펜타플루오로에탄(이하 "CClF2CF3"로 나타낸다)은 일반적으로 수천ppm이상의 농도로 CF3CHF2내에 함유되지만, 공비혼합물은 CF3CHF2 및 CClF2CF3에 의해 형성되기 때문에 일반적으로 이용되는 분리 및 정제방법인 증류에 의해서 분리되기는 어렵다.According to the conventional method for preparing CF 3 CHF 2 , the total amount of the compound having chlorine atoms in the molecule is sometimes 1 vol%. Hence, CF 3 CHF remove the these compounds contained in the 2, one repeats the distillation operation in order to increase the purity of the CF 3 CHF 2, which increases the distillation costs, is causing distillation loss, profitability is poor, the molecule Some compounds having chlorine atoms in them have problems that are difficult to form azeotrope or azeotrope mixture with CF 3 CHF 2 and remove by distillation alone. In particular, chloropentafluoroethane (hereinafter referred to as "CClF 2 CF 3 ") is generally contained in CF 3 CHF 2 at concentrations of several thousand ppm or more, but an azeotrope is formed by CF 3 CHF 2 and CClF 2 CF 3 Therefore, it is difficult to separate by distillation which is a commonly used separation and purification method.

CF3CHF2내에 함유된 CClF2CF3를 분리하기 위해서 여러 방법이 제안되어 왔다. 예컨대,Several methods have been proposed for separating CClF 2 CF 3 contained in CF 3 CHF 2 . for example,

(1) CF3CHF2 및 CClF2CF3의 혼합물에 제3성분을 첨가하여 추출증류를 수행하는 방법(JP-A-6-510980, JP-A-7-133240, JP-A-7-258123, JP-A-8-3082, JP-A-8-143486 및 JP-A-10-513190 참조),(1) A method of extractive distillation by adding a third component to a mixture of CF 3 CHF 2 and CClF 2 CF 3 (JP-A-6-510980, JP-A-7-133240, JP-A-7- 258123, JP-A-8-3082, JP-A-8-143486 and JP-A-10-513190),

(2) 흡착제를 이용하여 CF3CHF2내에 함유된 CClF2CF3를 제거하는 방법(JP-A-6-92879 및 JP-W-8-508479참조("JP-W"는 여기서 국제특허공개를 나타낸다)) 및(2) A method for removing CClF 2 CF 3 contained in CF 3 CHF 2 using an adsorbent (see JP-A-6-92879 and JP-W-8-508479 ("JP-W" is referred to here as International Patent Publication). ) And

(3) 수소화촉매의 존재하에서 CF3CHF2내에 함유된 CClF2CF3를 CF3CHF2로 전환하는 방법(JP-A-7-509238, JP-A-8-40949, JP-A-8-301801 및 JP-A-10-87525 참조).(3) under the presence of CF 3 CHF 2 CClF 2 CF 3 a method for switching to the CF 3 CHF 2 (JP-A -7-509238, JP-A-8-40949, JP-A-8 contained in the hydrogenation catalyst -301801 and JP-A-10-87525).

그러나, 이들 방법에 있어서, (1)의 방법은 CClF2CF3와 제3성분의 혼합물로부터 제3성분을 회수해야 하는 단계를 필요로 하고, (2)의 방법은 흡착제를 재생하는 단계를 필요로 하며, (3)의 방법은 생성된 염화수소에 기인하여 촉매 수명이 짧아지는 것을 감수해야 하는 문제점이 있다.However, in these methods, the method of (1) requires the step of recovering the third component from the mixture of CClF 2 CF 3 and the third component, and the method of (2) requires regenerating the adsorbent. The method of (3) has a problem in that the catalyst life is shortened due to the generated hydrogen chloride.

본 발명은 이런 상황을 감안하여 이루어졌고, 본 발명의 목적은 반도체 소자를 제조하는 방법에서 에칭이나 세척 가스로서 사용되는 CF3CF3를 생성하는 방법에 있어서, CF3CHF2 및 분자내에 염소원자를 보유하는 화합물을 함유하는 가스 혼합물을 사용하여 수율이 좋은 CF3CF3를 생성하기 위한 방법을 제공하고, 또한 그것의 이용을 제공하는 데 있다.The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to produce CF 3 CF 3 which is used as an etching or cleaning gas in a method of manufacturing a semiconductor device, in which CF 3 CHF 2 and a chlorine atom in a molecule It is to provide a method for producing a good yield of CF 3 CF 3 using a gas mixture containing a compound containing and to provide its use.

상기 문제점들을 해결하기 위해서, 광범위한 조사를 한 결과, 본 발명자들은 CF3CF3의 제조방법에 있어서, CF3CHF2와 불순물로서 분자내에 염소원자를 보유하는 화합물을 함유한 가스 혼합물을 크롬 산화물에 인듐을 첨가하여 얻어진 불소화 벌크 촉매제의 존재하에 불화수소와 반응시켜, 가스 혼합물에 함유된 CClF2CF3를 CF3CF3로 전환시키고, 이어서 CF3CHF2 및 CF3CF3를 함유하는 결과가스 혼합물을 희석가스의 존재하에 가스상의 불소가스와 반응시켜 직접적인 불소화 반응을 수행하면, 상기한 문제들을 해결할 수 있다는 사실을 발견하였다. 본 발명은 이 발견에 기초하여 달성되었다. 본 발명은 하기 (1)∼(19)에 기재된 바와 같이 CF3CF3를 제조하는 방법 및 그것의 용도를 제공한다.In order to solve the above problems, as a result of extensive investigation, the present inventors have found that in the method for preparing CF 3 CF 3 , a gas mixture containing CF 3 CHF 2 and a compound having a chlorine atom in its molecule as an impurity is contained in chromium oxide. The reaction gas is reacted with hydrogen fluoride in the presence of a fluorinated bulk catalyst obtained by addition of indium to convert CClF 2 CF 3 contained in the gas mixture to CF 3 CF 3 , followed by CF 3 CHF 2 and CF 3 CF 3 It has been found that the above problems can be solved by performing the direct fluorination reaction by reacting the mixture with gaseous fluorine gas in the presence of diluent gas. The present invention has been accomplished based on this finding. The present invention provides a method for producing CF 3 CF 3 and its use as described in (1) to (19) below.

[1]. 헥사플루오로에탄의 제조방법은 하기 2단계를 포함한다.[One]. The method for preparing hexafluoroethane includes the following two steps.

(1) 펜타플루오로에탄과 염소원자를 보유한 화합물을 함유하는 가스 혼합물을 크롬 산화물에 인듐을 첨가하여 얻어진 불소화 벌크 촉매 존재하에서 가스상의 불화수소와 반응시켜 상기 염소원자를 보유하는 화합물을 불소화하는 단계; 및(1) fluorinating a compound containing chlorine atoms by reacting a gas mixture containing pentafluoroethane and a compound containing chlorine atoms with gaseous hydrogen fluoride in the presence of a fluorinated bulk catalyst obtained by adding indium to chromium oxide. ; And

(2) 펜타플루오로에탄과 상기 (1)단계에서 얻어진 불소화된 화합물을 함유한 가스 혼합물을 희석가스의 존재하에 가스상에서 불소가스와 반응시키는 단계.(2) reacting a gas mixture containing pentafluoroethane and the fluorinated compound obtained in step (1) with fluorine gas in the gas phase in the presence of diluent gas.

[2]. [1]에 기재된 헥사플루오로에탄의 제조방법에 있어서, 염소원자를 보유하는 화합물은, 클로로메탄, 클로로트리플루오로메탄, 클로로펜타플루오로에탄, 디클로로테트라플루오로에탄, 클로로테트라플루오로에탄, 클로로트리플루오로에탄 및 클로로트리플루오로에틸렌으로 구성되는 군에서 선택된 1종이상의 화합물이다. [2]. In the method for producing hexafluoroethane according to [1], the compound having a chlorine atom includes chloromethane, chlorotrifluoromethane, chloropentafluoroethane, dichlorotetrafluoroethane, chlorotetrafluoroethane, At least one compound selected from the group consisting of chlorotrifluoroethane and chlorotrifluoroethylene.

[3]. [1] 또는 [2]에 기재된 헥사플루오로에탄의 제조방법에 있어서, 상기 (1)단계의 가스 혼합물내에 함유된 염소원자를 보유하는 화합물의 총량은 1부피%이하이다.[3]. In the method for producing hexafluoroethane according to [1] or [2], the total amount of the compound having a chlorine atom contained in the gas mixture of step (1) is 1 vol% or less.

[4]. [1] 또는 [2]에 기재된 헥사플루오로에탄의 제조방법에 있어서, 상기 (1)단계의 가스 혼합물내에 함유된 염소원자를 보유하는 화합물의 총량은 0.5부피% 이하이다.[4]. In the method for producing hexafluoroethane according to [1] or [2], the total amount of the compound having chlorine atoms contained in the gas mixture of step (1) is 0.5% by volume or less.

[5]. [1] 또는 [2]에 기재된 헥사플루오로에탄의 제조방법에 있어서, 상기 (1)단계의 불소화 촉매는 크롬산화물에 인듐을 첨가하여 얻은 벌크촉매이다.[5]. In the method for producing hexafluoroethane according to [1] or [2], the fluorination catalyst of step (1) is a bulk catalyst obtained by adding indium to chromium oxide.

[6]. [1] 또는 [2]에 기재된 헥사플루오로에탄의 제조방법에 있어서, 상기 (1)단계의 불소화 촉매의 존재하에서 불화수소와의 반응시 온도는 150~480℃의 범위내에 있다.[6]. In the method for producing hexafluoroethane according to [1] or [2], the temperature during the reaction with hydrogen fluoride in the presence of the fluorination catalyst of step (1) is in the range of 150 to 480 ° C.

[7]. [1] 또는 [2]에 기재된 헥사플루오로에탄의 제조방법에 있어서, 상기 (1)단계의 가스 혼합물에 함유된 불화수소/유기물의 몰비는 0.5~5의 범위내에 있다.[7]. In the method for producing hexafluoroethane according to [1] or [2], the molar ratio of hydrogen fluoride / organic matter contained in the gas mixture of step (1) is in the range of 0.5 to 5.

[8]. [1] 또는 [2]에 기재된 헥사플루오로에탄의 제조방법에 있어서, 생성된 염화수소가 함유하는 산 함량을 제거하는 단계가 상기 (2)단계 전에 수행된다.[8]. In the method for producing hexafluoroethane as described in [1] or [2], the step of removing the acid content contained in the produced hydrogen chloride is performed before step (2).

[9]. [1] 또는 [2]에 기재된 헥사플루오로에탄의 제조방법에 있어서, 클로로테트라플루오로에탄 및/또는 클로로트리플루오로에탄을 분리하는 단계 및 분리된 클로로테트라플루오로에탄 및/또는 클로로트리플루오로에탄을 상기 (1)단계로 복원시키는 단계가 상기 (2)단계 전에 수행된다.[9]. The process for producing hexafluoroethane according to [1] or [2], wherein the step of separating chlorotetrafluoroethane and / or chlorotrifluoroethane and the separated chlorotetrafluoroethane and / or chlorotrifluoro Restoring the ethane in step (1) is performed before step (2).

[10]. [1] 또는 [2]에 기재된 헥사플루오로에탄의 제조방법에 있어서, 상기 (2)단계의 가스 혼합물내에 함유된 염소원자를 보유하는 화합물의 총량은 0.02부피 %이하이다.[10]. In the method for producing hexafluoroethane according to [1] or [2], the total amount of the compound having chlorine atoms contained in the gas mixture of step (2) is 0.02% by volume or less.

[11]. [1] 또는 [2]에 기재된 헥사플루오로에탄의 제조방법에 있어서, 상기 (2)단계의 가스 혼합물내에 함유된 불소화된 화합물은 주로 헥사플루오로에탄으로 구성된다.[11]. In the method for producing hexafluoroethane as described in [1] or [2], the fluorinated compound contained in the gas mixture of step (2) is mainly composed of hexafluoroethane.

[12]. [1] 또는 [2]에 기재된 헥사플루오로에탄의 제조방법에 있어서, 상기 (2)단계의 희석가스는 테트라플루오로메탄, 헥사플루오로에탄, 옥타플루오로프로판 및 불화수소로 구성되는 군에서 선택된 1종이상을 함유하는 가스이다.[12]. In the method for producing hexafluoroethane according to [1] or [2], the diluent gas of step (2) is selected from the group consisting of tetrafluoromethane, hexafluoroethane, octafluoropropane and hydrogen fluoride. It is a gas containing at least one selected.

[13]. [1] 또는 [2]에 기재된 헥사플루오로에탄의 제조방법에 있어서, 상기 (2)단계의 희석가스는 불화수소가 농후한 가스이다.[13]. In the method for producing hexafluoroethane according to [1] or [2], the diluent gas of step (2) is a gas rich in hydrogen fluoride.

[14]. [1] 또는 [2]에 기재된 헥사플루오로에탄의 제조방법에 있어서, 상기 (2)단계의 불소화된 화합물을 함유하는 가스 혼합물과 불소가스와의 반응시 온도는 250~500℃의 범위내에 있다.[14]. In the method for producing hexafluoroethane according to [1] or [2], the temperature during the reaction of the gas mixture containing fluorinated compound of step (2) with fluorine gas is in the range of 250 to 500 ° C. .

[15]. [1] 또는 [2]에 기재된 헥사플루오로에탄의 제조방법에 있어서, 상기 (2)단계의 불소화된 화합물을 함유하는 가스 혼합물과 불소가스와의 반응시 온도는 350~450℃의 범위내에 있다.[15]. In the method for producing hexafluoroethane as described in [1] or [2], the temperature during the reaction of the gas mixture containing the fluorinated compound of step (2) with fluorine gas is in the range of 350 to 450 ° C. .

[16]. 상기 [1]에 기재된 방법으로 제조되고, 99.9997부피%이상의 순도를 갖는 헥사플루오로에탄을 함유하는 헥사플루오로에탄 생성물이다.[16]. It is a hexafluoroethane product prepared by the method described in [1] above and containing hexafluoroethane having a purity of 99.9997% by volume or more.

[17]. [16]에 기재된 헥사플루오로에탄 생성물에 있어서, 염소원자를 보유하는 화합물의 함유량은 1부피ppm이하이며, 펜타플루오로에탄의 함유량은 1부피ppm이하이다.[17]. In the hexafluoroethane product described in [16], the content of the compound having a chlorine atom is 1 ppm by volume or less, and the content of pentafluoroethane is 1 ppm by volume or less.

[18]. 에칭가스는 [16] 또는 [17]에 기재된 헥사플루오로에탄 생성물을 함유한다.[18]. The etching gas contains the hexafluoroethane product described in [16] or [17].

[19]. 세척가스는 [16] 또는 [17]에 기재된 헥사플루오로에탄 생성물을 함유한다.[19]. The washing gas contains the hexafluoroethane product described in [16] or [17].

요약하면, 본 발명은 "CF3CHF2와 염소원자를 보유하는 화합물을 함유한 가스 혼합물을 불소화 촉매의 존재하에서 가스상의 불화수소와 반응시켜 상기 염소원자를 보유하는 화합물이 불소화되는 단계 및 CF3CHF2와 상기 단계에서 얻은 불소화된 화합물을 함유한 가스 혼합물을 희석가스의 존재하에서 가스상의 불소가스와 반응시키는 단계를 포함하는 CF3CF3 제조방법", "99.9997부피%이상의 순도를 가지는 CF3CF3를 함유하는 CF3CF3 생성물", "상기 CF3 CF3생성물을 함유하는 에칭가스" 및 "상기 CF3CF3생성물을 함유하는 세척가스"를 제공한다.In summary, the present invention "CF 3 CHF stage a gas mixture containing the 2 and a compound having a chlorine atom is reacted with gaseous hydrogen fluoride in the presence of a fluorination catalyst which is a compound having the chlorine atoms fluorinated, and CF 3 CF 3 CF 3 method comprising the step of reacting a gas mixture containing CHF 2 and the fluorinated compound obtained in the step with a gaseous fluorine gas in the presence of a diluent gas, "CF 3 having a purity of 99.9997% by volume or more CF 3 CF 3 product containing CF 3 ”,“ etching gas containing CF 3 CF 3 product ”and“ wash gas containing CF 3 CF 3 product ”.

본 발명에 따른 CF3CF3의 제조방법 및 그것의 용도는 하기에 설명한다.The preparation method of CF 3 CF 3 and its use according to the invention are described below.

상기한 바와 같이, 본 발명에서 사용을 위한 CF3CHF2는 일반적으로 과염소산염에틸렌(CCl2=CCl2) 또는 그의 불화물을 불화수소에 의해 불소화시킴으로써 생성되고, CF3CHF2는 클로로메탄, 클로로디플루오로메탄, 클로로트리플루오로메탄, 클로로펜타플루오로에탄, 디클로로테트라플루오로에탄, 클로로테트라플루오로에탄 및 클로로트리플루오로에탄 등의 출발물질로부터 유도된 염소원자를 보유한 화합물을 함유한다. 이 화합물들이 함유한 CF3CHF2를 고순도로 정제하기 위해서, 증류조작에 의한 공지된 방법들이 채용되지만, 이 방법들은 상기 화합물 및 CF3CHF2가 공비혼합물 또는 공비유사혼합물을 형성하기 때문에 분리에 의한 정제는 매우 곤란하고, 증류탑의 단 수 또는 증류탑의 수를 증가시켜야 하므로 장치 또는 에너지 비용이 증가되기 때문에 경제적이지 못한 문제를 가지고 있다.As mentioned above, CF 3 CHF 2 for use in the present invention is generally produced by fluorinating perchlorate ethylene (CCl 2 = CCl 2 ) or its fluoride with hydrogen fluoride, and CF 3 CHF 2 is chloromethane, chloro A compound having a chlorine atom derived from starting materials such as difluoromethane, chlorotrifluoromethane, chloropentafluoroethane, dichlorotetrafluoroethane, chlorotetrafluoroethane and chlorotrifluoroethane. In order to purify CF 3 CHF 2 containing these compounds with high purity, known methods by distillation operation are employed, but these methods are used for separation because the compound and CF 3 CHF 2 form an azeotrope or azeotrope. Purification is very difficult, and because the number of stages or distillation column of the distillation column has to be increased, there is a problem that is not economical because the device or energy cost is increased.

본 발명에서는 불순물로서 CF3CHF2내에 함유된 염소원자를 보유하는 화합물을 불소화 촉매의 존재하에서 승온에서 불화수소로 불소화시킴으로써, 히드로플루오로카본(HFC) 또는 퍼플루오로카본(PFC)으로 전환시킨다. 예컨대, 불화수소를 이용한 CF3CHF2내의 불순물로 함유된 CClF2CF3 또는 클로로테트라플루오로에탄의 불소화에서 반응은 하기 일반식(1) 또는 (2)로 나타낸다.In the present invention, a compound having a chlorine atom contained in CF 3 CHF 2 as an impurity is converted to hydrofluorocarbon (HFC) or perfluorocarbon (PFC) by fluorination with hydrogen fluoride at elevated temperature in the presence of a fluorination catalyst. . For example, in the fluorination of CClF 2 CF 3 or chlorotetrafluoroethane contained as impurities in CF 3 CHF 2 with hydrogen fluoride, the reaction is represented by the following general formula (1) or (2).

CF3CClF2 + HF →CF3CF3 + HCl (1)CF 3 CClF 2 + HF → CF 3 CF 3 + HCl (1)

CF3CHClF + HF →CF3CHF2 + HCl (2)CF 3 CHClF + HF → CF 3 CHF 2 + HCl (2)

생성물은 염소원자가 없는 HFC 또는 PFC이고, 염화수소는 부산물로서 생성된다.The product is HFC or PFC free of chlorine atoms and hydrogen chloride is produced as a by-product.

본 출원에서는 CF3CHF2 및 염소원자를 보유하는 화합물을 함유하는 혼합가스를 때때로 "출발가스혼합물"이라 한다.In the present application, a mixed gas containing CF 3 CHF 2 and a compound having a chlorine atom is sometimes referred to as a “starting gas mixture”.

이 불소화 반응에서, HFC 또는 PFC로 전환하는 화합물은 클로로메탄, 클로로디플루오로메탄, 클로로트리플루오로메탄, 클로로펜타플루오로에탄, 디클로로테트라플루오로에탄, 클로로테트라플루오로에탄 및 클로로트리플루오로에탄이다. 이 화합물들은 일반적으로 수천ppm이상의 총량내로 CF3CHF2에 함유된다. 이 화합물들을 함유한 출발가스혼합물이 불소가스와 반응할 때, 메탄형화합물들은 CClF3로 전환하고, 에탄형화합물들은 CClF2CF3로 전환하므로, 반응 후에 얻어진 CF3CF3는 주요불순물로서 CClF3 및 CClF2CF3를 함유한다.In this fluorination reaction, compounds converting to HFC or PFC are chloromethane, chlorodifluoromethane, chlorotrifluoromethane, chloropentafluoroethane, dichlorotetrafluoroethane, chlorotetrafluoroethane and chlorotrifluoro It's ethane. These compounds are generally contained in CF 3 CHF 2 in total amounts of several thousand ppm or more. When the starting gas mixture containing these compounds reacts with fluorine gas, the methane compounds convert to CClF 3 and the ethane compounds convert to CClF 2 CF 3 , so that CF 3 CF 3 obtained after the reaction is a major impurity. 3 and CClF 2 CF 3 .

CClF2CF3는 저온에서 불소가스와 거의 반응하지 않는다. 그러나 본 발명자들에 의한 조사에 따르면, 예컨대, 400℃의 반응온도에서 CClF2CF3의 분해에 의해 생성되는 CClF3의 양은 시작가스혼합물에 함유된 CClF2CF3의 농도가 약 800ppm이하일 때 1ppm이하이고, CClF2CF3의 농도가 약 2,000ppm초과일 때 약 2ppm의 CClF3가 생성된다. CClF3는 CF3CF3와 공비혼합물을 형성하므로 농도가 낮을지라도 이 화합물을 정제하기 위한 증류, 흡착 등의 조작으로 제거하기는 곤란하다. 따라서, 불소가스와 반응하여 생성하는 CClF3화합물은 출발물질인 CF3CHF2로부터 제거되어야 할 뿐만 아니라 CClF2CF3함유량은 되도록 저농도로 감소시키는 것이 바람직하다.CClF 2 CF 3 hardly reacts with fluorine gas at low temperatures. However, according to the investigation by the inventors, for example, the amount of CClF 3 produced by decomposition of CClF 2 CF 3 at a reaction temperature of 400 ° C. is 1 ppm when the concentration of CClF 2 CF 3 contained in the starting gas mixture is about 800 ppm or less. When the concentration of CClF 2 CF 3 is less than about 2,000 ppm, about 2 ppm of CClF 3 is produced. CClF 3 forms an azeotrope with CF 3 CF 3 , so even if the concentration is low, it is difficult to remove the compound by distillation, adsorption, or the like to purify the compound. Therefore, the CClF 3 compound produced by reaction with fluorine gas should be removed from the starting material CF 3 CHF 2, and the content of CClF 2 CF 3 should be reduced as low as possible.

본 발명에서 이용하기 위한 출발가스 혼합물내에 함유되는 염소원자를 보유한 화합물의 총량은 1부피%이하가 바람직하고, 0.5부피%이하가 보다 바람직하며, 0.3부피%이하가 더욱 바람직하다. 염소원자를 보유한 화합물의 농도가 1부피%를 넘는다면, 반응은 높은 온도로 수행되어야 하고, 불소화 촉매의 수명은 불리하게 짧아지고, 게다가 부반응이 동시에 발생하고, 생산성은 감소한다.The total amount of the compound having chlorine atoms contained in the starting gas mixture for use in the present invention is preferably 1 vol% or less, more preferably 0.5 vol% or less, and even more preferably 0.3 vol% or less. If the concentration of the compound having chlorine atoms is more than 1% by volume, the reaction should be carried out at a high temperature, the lifetime of the fluorination catalyst is disadvantageously shortened, and the side reactions occur simultaneously, and the productivity decreases.

불소화 촉매는 크롬, 니켈, 아연, 인듐, 갈륨으로 구성된 군에서 선택된 1종이상의 원소를 함유하고, 지지촉매 또는 벌크촉매 등의 공지된 촉매일 수 있다.The fluorination catalyst contains at least one element selected from the group consisting of chromium, nickel, zinc, indium and gallium, and may be a known catalyst such as a supported catalyst or a bulk catalyst.

지지촉매의 경우에 있어서, 담체는 알루미나 및/또는 부분적으로 불소화된 알루미나가 바람직하고, 지지율은 30중량%이하가 바람직하다. 벌크촉매의 경우에 있어서, 특히, 주요 구성성분으로서 크롬을 함유하는 것이 바람직하고, 니켈, 아연, 인듐 및/또는 갈륨:크롬의 원자비는 0.01:0.6을 가진다. 본 발명에서는 크롬의 산화물에 인듐을 첨가하여 얻어진 벌크촉매가 가장 바람직하다.In the case of a supported catalyst, the carrier is preferably alumina and / or partially fluorinated alumina, and the support rate is preferably 30% by weight or less. In the case of bulk catalysts, in particular, it is preferable to contain chromium as the main component, and the atomic ratio of nickel, zinc, indium and / or gallium: chromium is 0.01: 0.6. In this invention, the bulk catalyst obtained by adding indium to the oxide of chromium is the most preferable.

염소원자를 보유하는 화합물의 불소화 단계에서 반응온도는 150∼480℃가 바람직하다. 반응온도가 480℃를 초과하면, 예컨대, 반응은 촉매가 나빠지거나 부반응이 발생하는 역효과가 발생하고, 이것은 바람직하지 못하다. 그것은 시작가스혼합물내에 함유된 화합물의 농도의 변화에 달려있기는 하지만, 반응온도는 화합물의 종류에 따라서 선택할 수 있는 것이 바람직하다. 예컨대, 일반식(1)에 나타낸 CClF2CF3의 반응에서 반응온도는 400℃이상이 바람직하고, 일반식(2)에 나타낸 CF3CHClF의 반응에서 반응온도는 300℃이상이 바람직하다.In the fluorination step of the compound having a chlorine atom, the reaction temperature is preferably 150 to 480 ° C. If the reaction temperature exceeds 480 ° C., for example, the reaction has an adverse effect that the catalyst deteriorates or a side reaction occurs, which is undesirable. Although it depends on the change in the concentration of the compound contained in the starting gas mixture, the reaction temperature is preferably selectable according to the type of compound. For example, in the reaction of CClF 2 CF 3 shown in the general formula (1), the reaction temperature is preferably 400 ° C or higher, and in the reaction of CF 3 CHClF shown in the general formula (2), the reaction temperature is preferably 300 ° C or higher.

불화수소와 클로로디플루오로메탄(CHClF2)의 반응의 경우에 있어서는 하기 일반식(3)에 의해 나타낸 반응으로 된다.In the case of reaction of hydrogen fluoride and chlorodifluoromethane (CHClF 2 ), it becomes reaction shown by following General formula (3).

CHClF2 + HF →CHF3 + HCl (3)CHClF 2 + HF → CHF 3 + HCl (3)

이 반응에서 반응온도는 150℃이상이 바람직하고, 반응온도가 400℃이상을 초과하면 역반응이 불리하게 진행된다.In this reaction, the reaction temperature is preferably 150 ° C. or higher, and when the reaction temperature exceeds 400 ° C., the reverse reaction proceeds disadvantageously.

염소원자를 보유한 화합물의 불소화 단계에서 반응온도는 때때로 하기 화합물의 종류에 따라 변화한다. 따라서, 다수의 화합물들이 함유되고, 이들이 각각 다른 최적 반응온도 범위를 갖거나 각각의 화합물의 농도가 높을 경우, 2개 이상의 반응장치를 사용하는 것이 바람직하나 1개의 반응장치라도 일반적으로 충분하다.In the fluorination step of a compound having a chlorine atom, the reaction temperature sometimes changes depending on the kind of the following compound. Therefore, when a large number of compounds are contained, each having a different optimum reaction temperature range or the concentration of each compound is high, it is preferable to use two or more reactors, but one reactor is generally sufficient.

사용되는 HF의 양은 CF3CHF2(HF/유기물)를 함유하는 시작가스혼합물의 유기물에 대한 몰비에 의하여 0.5∼5가 적합하고, 0.5∼2가 바람직하다. 몰비가 0.5보다 낮으면 반응은 진행되기 어렵고, 반면에 5를 초과하면, 대규모 반응기가 필요하고 이것은 유리하지 않다.The amount of HF to be used is preferably 0.5 to 5, preferably 0.5 to 2, depending on the molar ratio of the starting gas mixture containing CF 3 CHF 2 (HF / organic) to the organics. If the molar ratio is lower than 0.5, the reaction is difficult to proceed, whereas if it exceeds 5, a large reactor is required and this is not advantageous.

게다가, 염소원자를 보유하는 화합물의 불소화 단계에서 반응압력은 대기압에서 1.5MPa이 바람직하다. 1.5MPa를 초과하면 장치들은 내압성 등을 필요로 하여 불리하다.In addition, the reaction pressure in the fluorination step of the compound having a chlorine atom is preferably 1.5 MPa at atmospheric pressure. If it exceeds 1.5 MPa, the devices are disadvantageous due to the need for pressure resistance and the like.

본 발명에서 불화수소와의 반응은 하기 반응조건을 이용하여 불소화 촉매의 존재하에서 수행되고, 이어서 CF3CHF2, HFC 또는 PFC를 주로 함유한 무염소 불순물들 및 부산물로서 염화수소는 반응생성물내에 함유된다. CF3CHF2의 경우에 있어서, 반응온도가 높게 되면 염화수소와 부반응이 하기 일반식(4)에 나타낸 바와 같이 더 진행된다.In the present invention, the reaction with hydrogen fluoride is carried out in the presence of a fluorination catalyst using the following reaction conditions, and then hydrogen chloride as a by-product and chlorine-free impurities mainly containing CF 3 CHF 2 , HFC or PFC are contained in the reaction product. . In the case of CF 3 CHF 2 , when the reaction temperature is high, the side reaction with hydrogen chloride proceeds further as shown in the following general formula (4).

CF3CHF2 + HCl →CF3CHClF + HF (4)CF 3 CHF 2 + HCl → CF 3 CHClF + HF (4)

1,1,1,2-테트라플루오로에탄을 함유한 경우에 있어서, 염화수소와 부반응은 하기 일반식(5)로 나타낸 바와 같이 더 진행된다.In the case of containing 1,1,1,2-tetrafluoroethane, the side reaction with hydrogen chloride proceeds further as shown by the following general formula (5).

CF3CH2F + HCl →CF3CH2Cl + HF (5)CF 3 CH 2 F + HCl → CF 3 CH 2 Cl + HF (5)

따라서, (1)단계의 불소화 후, 생성된 염화수소가 함유한 산 함량은 제거되는 것이 바람직하다.Therefore, after the fluorination of step (1), the acid content of the generated hydrogen chloride is preferably removed.

산 함유물은 비반응된 불화수소(과도한 불화수소) 및 부산물인 염화수소를 제거하도록 제거된다. 불화수소는 불소화 반응단계에 직접적인 역효과를 초래하지는 않으나, 염화수소는 염소 함유 화합물 또는 일반식(4) 또는 (5)에 나타낸 바와같은 불화염소의 생성 등의 역효과를 때때로 초래하기 때문에 제거되는 것이 바람직하다. 산 함유물을 제거하는 단계는 직접적인 불소화 반응단계 전에 수행된다. 산 함유물 제거방법의 예로는:The acid content is removed to remove unreacted hydrogen fluoride (excess hydrogen fluoride) and by-product hydrogen chloride. Hydrogen fluoride does not cause a direct adverse effect on the fluorination reaction step, but hydrogen chloride is preferably removed because it sometimes leads to adverse effects such as the production of chlorine-containing compounds or chlorine fluoride as shown in general formula (4) or (5). . Removing the acid content is carried out before the direct fluorination step. Examples of acid removal methods include:

(1) 비반응된 불화수소를 다량 함유한 경우에 있어서, 증류탑내로 산 함유물을 함유한 방출물을 도입, 탑상부에서 염화수소를 추출하고, 탑저에서 유기물 및 불화수소를 추출하는 방법,(1) in the case of containing a large amount of unreacted hydrogen fluoride, introducing a discharge containing an acid content into the distillation column, extracting hydrogen chloride from the top of the column, and extracting organic matter and hydrogen fluoride from the bottom;

(2) 생성된 염화수소 및 비반응된 불화수소를 정화제에 접촉시키는 방법, 및(2) contacting the produced hydrogen chloride and unreacted hydrogen fluoride with a purifying agent, and

(3) 산 함유물을 물 또는 알칼리수로 세척하는 방법(3) washing the acid content with water or alkaline water

을 들 수 있다.Can be mentioned.

본 발명에서는 산 함유물 제거방법은 특별히 제한되지 않지만 예컨대, (3)의 방법을 이용할 수 있다. 거기에서 사용되는 알칼리는 수산화나트륨 수용액, 수산화칼륨 수용액 등일 수 있다. 흡수된 불화수소는 복원시켜 재사용할 수 있고, 세정액을 통과한 가스는 제올라이트 등의 탈수제를 이용하여 탈수된다.       In the present invention, the method of removing the acid content is not particularly limited, but for example, the method of (3) can be used. The alkali used therein may be an aqueous sodium hydroxide solution, an aqueous potassium hydroxide solution, or the like. The absorbed hydrogen fluoride can be recovered and reused, and the gas passed through the cleaning liquid is dehydrated using a dehydrating agent such as zeolite.

산 함량 제거단계를 통과한 CF3CHF2를 주로 함유한 가스는 때때로 불화수소와의 반응에 의해 완전히 불소화 하지 않은 HCFC 또는 CFC를 불순물로서 함유하여, 이런 경우에 있어서, HCFC 또는 CFC는 직접적인 불소화 반응단계 전에 증류에 의해 제거되는 것이 바람직하다.Gases containing mainly CF 3 CHF 2 , which have passed through the acid content removal step, often contain HCFCs or CFCs as impurities, which are not fully fluorinated by reaction with hydrogen fluoride, in which case HCFCs or CFCs are directly fluorinated It is preferably removed by distillation before the step.

CF3CHF2 및 CF3CHF2내에 함유될 수 있는 주요 화합물들을 표1에 각각의 비등점과 함께 나타낸다.The main compounds that can be contained in CF 3 CHF 2 and CF 3 CHF 2 are shown in Table 1 with their respective boiling points.

화합물명Compound name 구조식constitutional formula 끓는점(℃)Boiling Point (℃) 테트라플루오로메탄Tetrafluoromethane CF4 CF 4 -128-128 트리플루오로메탄Trifluoromethane CHF3 CHF 3 -84-84 헥사플루오로에탄Hexafluoroethane CF3CF3 CF 3 CF 3 -78.1-78.1 펜타플루오로에탄Pentafluoroethane CF3CHF2 CF 3 CHF 2 -48.5-48.5 클로로펜타플루오로에탄Chloropentafluoroethane CF3CClF2 CF 3 CClF 2 -38.7-38.7 2-클로로-1,1,1,2-테트라플루오로에탄2-chloro-1,1,1,2-tetrafluoroethane CF3CHClFCF 3 CHClF -12-12 2-클로로-1,1,1-트리플루오로에탄2-chloro-1,1,1-trifluoroethane CF3CH2ClCF 3 CH 2 Cl 6.16.1

CF3CHF2를 주로 함유하는 가스는 증류탑으로 도입되고, 그 다음에 저비등 부분으로서 CF4, CHF3, CF3CF3, CF3CHF2 및 CClF2CF3는 증류탑의 상부로부터 추출되고, 고비등 부분으로서 CF3CHClF 및 CF3CH2Cl은 탑저로부터 추출된다. 탑저로부터 추출된 고비등 부분은 순환하여 (1)단계의 불화수소와 반응한다. 여기서, 탑상부로부터 추출된 CF3CHF2를 주로 함유하는 증류된 물질 내에 함유된 염소원자를 보유한 화합물의 총량은 0.02부피%이하가 바람직하다. CF3CHF2를 주로 함유한 증류물질은 불소가스와의 직접적인 불소화 반응시 출발물질로서 사용된다.A gas mainly containing CF 3 CHF 2 is introduced into the distillation column, and then CF 4 , CHF 3 , CF 3 CF 3 , CF 3 CHF 2 and CClF 2 CF 3 as low boiling parts are extracted from the top of the distillation column, As the high boiling part, CF 3 CHClF and CF 3 CH 2 Cl are extracted from the bottom. The high boiling part extracted from the column bottom circulates and reacts with hydrogen fluoride in step (1). Here, the total amount of the compound having chlorine atoms contained in the distilled material mainly containing CF 3 CHF 2 extracted from the column top is preferably 0.02% by volume or less. Distillates containing mainly CF 3 CHF 2 are used as starting materials in the direct fluorination reaction with fluorine gas.

불소가스와 CF3CHF2를 주로 함유하는 가스 반응의 (2)단계는 하기에 설명한다.Step (2) of the gas reaction mainly containing fluorine gas and CF 3 CHF 2 is described below.

(2)단계는 희석가스 존재하에서 수행되고, CF3CHF2를 주로 함유하는 가스는 폭발범위보다 낮은 농도로 시작한다. 특히, 반응기 입구에서 CF3CHF2농도는 약 6몰%이하로 시작하는 것이 바람직하다. 희석가스는 테트라플루오로메탄, 헥사플루오로에탄, 옥타플루오로프로판 및 불화수소로 구성된 군에서 선택된 1종이상을 함유한 가스이고, 불화수소가 농후한 희석가스가 바람직하다.Step (2) is carried out in the presence of diluent gas, and gases containing mainly CF 3 CHF 2 start at concentrations below the explosive range. In particular, the CF 3 CHF 2 concentration at the reactor inlet preferably begins below about 6 mol%. The diluent gas is a gas containing at least one selected from the group consisting of tetrafluoromethane, hexafluoroethane, octafluoropropane and hydrogen fluoride, and a diluent gas rich in hydrogen fluoride is preferable.

이용되는 불소가스의 양은 CF3CHF2(F2/CF3CHF2)의 몰비에 있어서 0.5∼2범위내가 적합하고, 0.9∼1.3의 범위가 바람직하다. 반응온도는 250∼500℃범위이고, 350∼450℃범위내가 바람직하다. 반응온도가 500℃를 초과하면, 목표CF3CF3는 불리하게 분열되어 CF4가 생성되고 불순물로서 CClF2CF3를 함유한 경우에 있어서는, CClF2CF3의 분열에 기인하여 CClF3가 불리하게 생성되는 반면에, 250℃ 보다 낮으면, 반응이 천천히 진행되므로, 이것은 바람직하지 않다.In the molar ratio of CF 3 CHF 2 (F 2 / CF 3 CHF 2 ), the amount of fluorine gas used is preferably within the range of 0.5 to 2, and preferably from 0.9 to 1.3. The reaction temperature is in the range of 250 to 500 캜, preferably in the range of 350 to 450 캜. When the reaction temperature exceeds 500 ° C., the target CF 3 CF 3 is unfavorably cleaved to produce CF 4 and when CClF 2 CF 3 is contained as an impurity, CClF 3 is disadvantageous due to cleavage of CClF 2 CF 3 . On the other hand, if lower than 250 ° C., the reaction proceeds slowly, which is undesirable.

(2)의 반응단계로부터 증류된 가스를 정제하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 비반응된 불소가스의 잔부는 예컨대, HCF로서 트리플루오로메탄 첨가에 의해 제거될 수 있고, 이어서, 잔여는 예컨대, 불화수소 및 유기물질로 분리하여 증류된다. 분리된 불화수소는 (2)단계의 직접적인 불화반응내에서 희석가스로 재사용되지만 (1)의 불소화 반응내의 출발물질로서 이용될 수도 있다. 분리된 유기물의 조성은 반응을 위해 이용되는 희석가스에 따라 매우 달라지고, 불화수소 또는 목표가스 CF3CF3가 다량 함유된 가스를 이용하는 경우에서 얻은 유기물은 주요성분으로서 CF3CF3를 함유한다. 희석가스로서 테트라플루오로에탄 또는 옥타플루오로프로판을 이용하는 경우에 있어서, 가스는 재차 증류를 수행함으로써 정제된다. 어느쪽의 경우든지, 고순도 CF3CF3는 얻어진 유기물의 조성비에 따라서 증류조작을 재차 수행함으로서 얻을 수 있다.The method of purifying the gas distilled from the reaction step of (2) is not particularly limited. The remainder of the unreacted fluorine gas can be removed, for example, by addition of trifluoromethane as HCF, and then the residue is separated and distilled, for example, into hydrogen fluoride and organic matter. The separated hydrogen fluoride is reused as a diluent gas in the direct fluorination reaction of step (2), but may be used as a starting material in the fluorination reaction of (1). The composition of the separated organic substance is very dependent on the diluent gas used for the reaction, and the organic substance obtained when using a gas containing a large amount of hydrogen fluoride or target gas CF 3 CF 3 contains CF 3 CF 3 as a main component. . In the case of using tetrafluoroethane or octafluoropropane as the diluent gas, the gas is purified again by performing distillation. In either case, high purity CF 3 CF 3 can be obtained by performing the distillation operation again in accordance with the composition ratio of the obtained organic matter.

유기물의 정제를 위한 증류에서, 그것이 조성비에 따라 변화할 수 있을지라도, 예컨대, 불활성가스 및 저비등부분으로서 CF4는 첫번째 탑의 상부로부터 추출되고, CF3CF3를 주로 함유한 가스는 탑저로부터 추출되며, 두번째 증류탑으로 도입된다. 그런 다음, 불활성가스 및 저비등부분으로서 트리플루오로메탄은 두번째 증류탑의 상부로부터 추출되고, CF3CF3를 주로 함유한 가스는 탑저로부터 추출되며, 상부로부터 고순도CF3CF3가 추출되어 세번째 증류탑으로 도입되는 것에 의하여 정제가 수행된다. 세번째 증류물내에 탑저로부터 수집된 CClF2CF3를 함유한 가스는 (1)의 불화수소와 반응단계로 순환될 것이다.In distillation for the purification of organics, although it may vary depending on the composition ratio, for example, as an inert gas and a low boiling part, CF 4 is extracted from the top of the first column, and gases containing mainly CF 3 CF 3 are removed from the bottom. Extracted and introduced into a second distillation column. By then, trifluoroacetate as a portion, such as an inert gas and a low-cost methane is extracted from the top of the second distillation column, CF 3 containing CF 3 mainly gas is extracted from the column bottom, high purity CF 3 CF 3 are extracted from the top third distillation column Purification is carried out by introducing into. The gas containing CClF 2 CF 3 collected from the bottom in the third distillate will be circulated to the reaction step with hydrogen fluoride in (1).

이런 순수 CF3CF3는 불순물을 거의 함유하고 있지 않고, 고순도 CF3CF3 를 얻을 수 있다. 그것의 순도는 99.9997부피%이상이고, 염소원자를 보유하는 화합물이 1부피ppm이하이며, 불순물로서 함유된 펜타플루오로에탄은 1부피ppm이하이다.Such pure CF 3 CF 3 hardly contains impurities and high purity CF 3 CF 3 can be obtained. Its purity is 99.9997% by volume or more, 1 ppm by volume or less of the compound having a chlorine atom, and 1 ppm by volume or less of pentafluoroethane contained as impurities.

99.9997부피%이상의 순도를 가지는 CF3CF3의 분석방법으로는 TCD법, FID법(각각 예비절단을 포함한 방법) 또는 ECD법을 사용한 가스크로마토그래피(GC)또는 가스크로마토그래피 질량분광계(GC-MS) 등의 정밀기계를 사용할 수 있다.CF 3 CF 3 having a purity of 99.9997% by volume or more can be analyzed by gas chromatography (GC) or gas chromatography mass spectrometry (GC-MS) using TCD method, FID method (each method including pre-cutting method) or ECD method. Precision instruments such as) can be used.

본 발명의 제조방법에 의해서 얻어진 CF3CF3의 이용은 하기에 설명한다.The use of CF 3 CF 3 obtained by the production method of the present invention is described below.

고순도CF3CF3는 반도체 소자 제조방법의 에칭단계에서 에칭가스로서 사용할 수 있고, 또한 반도체 소자 제조방법의 세척단계에서 세척가스로서 사용할 수 있다.High purity CF 3 CF 3 can be used as an etching gas in the etching step of the semiconductor device manufacturing method, it can also be used as a cleaning gas in the cleaning step of the semiconductor device manufacturing method.

LSI 및 TFT 등의 반도체 소자 제조방법에서, CVD, 스퍼터링, 또는 증착을 이용하여 박막 또는 후막을 형성하고, 그 막을 에칭하여 회로패턴을 형성한다. 박막 또는 후막을 형성하기 위한 장치는 지그장치 등의 내부벽에 축적되는 불필요한 침전물을 제거하기 위해서 세척되는데, 그 이유는 불필요한 퇴적물은 입자의 생성을 야기하고, 우수한 품질의 막을 형성하도록 때때로 제거되어야 하기 때문이다.In semiconductor device manufacturing methods such as LSI and TFT, a thin film or a thick film is formed by CVD, sputtering, or vapor deposition, and the film is etched to form a circuit pattern. The device for forming the thin film or the thick film is cleaned to remove unnecessary deposits that accumulate on the inner wall of the jig device, etc., because the unnecessary deposits sometimes need to be removed to cause the production of particles and to form a film of good quality. to be.

CF3CF3를 이용하는 에칭방법은 플라즈마에칭 및 마이크로웨이브에칭 등의 다양한 건식에칭상태 하에서 수행될 수 있고, CF3CF3는 헬륨, 질소 및 아르곤 또는 적절한 비로 HCl, O2, H2 등의 불활성가스와 혼합하여 이용할 수 있다.The etching method using CF 3 CF 3 can be carried out under various dry etching conditions such as plasma etching and microwave etching, and CF 3 CF 3 is inert such as helium, nitrogen and argon or HCl, O 2 , H 2 in an appropriate ratio. It can be mixed with gas and used.

(실시예)(Example)

본 발명은 하기 실시예 및 비교예로서 더욱 상세히 설명되지만, 본 발명이 이 실시예들로서 한정되는 것은 아니다.The invention is described in more detail by the following examples and comparative examples, but the invention is not limited to these examples.

원료예 1 Raw material example 1

불소화 촉매의 존재하에서 테트라클로로에틸렌(CCl2=CCl2)을 0.4MPa의 반응압력, 300℃의 반응온도 및 4의 HF/테트라클로로에틸렌 몰비로 HF와 반응시키고(제1반응), 이어서 상기 반응을 0.4MPa의 반응압력, 330℃의 반응온도 및 4의 HF/중간체(CF3CHCl2 + CF3CHClF)몰비로 계속하였다(제2반응). 반응 후, 산 함유물 제거 및 증류조작을 종래 방법으로 수행하였으며, 증류된 물질을 가스크로마토그래피로 분석한 결과, 표2에 나타낸 조성을 가지는 조(crude) CF3CHF2(CF3CHF2의 원료1)를 얻었다.Tetrachloroethylene (CCl 2 = CCl 2 ) in the presence of a fluorination catalyst is reacted with HF at a reaction pressure of 0.4 MPa, a reaction temperature of 300 ° C. and a molar ratio of HF / tetrachloroethylene of 4 (first reaction), and then the reaction. Was continued at a reaction pressure of 0.4 MPa, a reaction temperature of 330 ° C. and a molar ratio of HF / intermediate of 4 (CF 3 CHCl 2 + CF 3 CHClF) (second reaction). After the reaction, acid content removal and distillation were carried out by a conventional method, and as a result of analyzing the distilled material by gas chromatography, crude CF 3 CHF 2 (CF 3 CHF 2 as a raw material of the composition shown in Table 2). 1) was obtained.

화합물compound 순도(부피%)Purity (% by volume) CF3CHF2 CF 3 CHF 2 99.451399.4513 CH3ClCH 3 Cl 0.00110.0011 CHClF2 CHClF 2 0.00080.0008 CHF3 CHF 3 0.02240.0224 CClF3 CClF 3 0.00050.0005 CF3CClF2 CF 3 CClF 2 0.52160.5216 CF3CHClFCF 3 CHClF 0.00080.0008 CF3CCl2FCF 3 CCl 2 F 0.00090.0009 CF3CH2ClCF 3 CH 2 Cl 0.00060.0006

원료예 2Raw material example 2

상기 방법으로 얻은 CF3CHF2의 원료1을 종래 방법으로 재차 증류하였고, 증류된 물질을 가스크로마토그래피로 분석한 결과, 표3에 나타낸 조성을 가지는 조 CF3CHF2(CF3CHF2의 원료2)를 얻었다.The raw material 1 of CF 3 CHF 2 obtained by the above method was distilled again by the conventional method, and the result of analysis of the distilled material by gas chromatography showed that crude CF 3 CHF 2 having the composition shown in Table 3 (raw material 2 of CF 3 CHF 2) . )

화합물compound 순도(부피%)Purity (% by volume) CF3CHF2 CF 3 CHF 2 99.800099.8000 CHClF2 CHClF 2 0.00020.0002 CHF3 CHF 3 0.00380.0038 CF3CClF2 CF 3 CClF 2 0.19600.1960

촉매예 1Catalyst Example 1

순수 0.6L를 함유한 10L-부피 용기내에 순수 1.2L에 용해된 Cr(NO3)3·9H2O 452g을 함유한 용액과 28%암모니아 수용액 0.31L를 7.5∼8.5의 pH를 가지는 반응액이 되도록 조절하에서 교반하면서 약 1시간에 걸쳐 적하하며 첨가하였다. 얻어진 수산화물 슬러리는 여과하여 순수로 깨끗이 세척하였고, 이어서 120℃에서 건조하였다. 이렇게 얻은 고체는 분쇄하여, 그래파이트와 혼합하였고, 이어서 정제화 기계로 입자화하였다. 얻어진 입자를 질소류에서 4시간동안 400℃에서 소성하여 촉매전구체를 얻었다. 이 촉매전구체를 인코넬(Inconel)사제의 반응기에 채워넣고, 이어서 대기압 및 350℃에서 질소로 희석된 HF분위기 하에서 불소화 처리(촉매의 활성화)를 하고, 그 다음에 100% HF류에서 질소로 희석된 HF분위기 하에서 450℃에서 더 처리하여 촉매를 제조하였다.In a 10 L-volume vessel containing 0.6 L of pure water, a solution containing 452 g of Cr (NO 3 ) 3 · 9H 2 O dissolved in 1.2 L of pure water, and 0.31 L of 28% aqueous ammonia solution, having a pH of 7.5 to 8.5 It was added dropwise over about 1 hour with stirring to adjust. The obtained hydroxide slurry was filtered, washed thoroughly with pure water, and then dried at 120 ° C. The solid thus obtained was ground, mixed with graphite, and then granulated with a tableting machine. The obtained particles were calcined at 400 ° C. for 4 hours in nitrogen to obtain a catalyst precursor. The catalyst precursor was charged to a reactor made by Inconel, followed by fluorination treatment (activation of the catalyst) under atmospheric pressure and HF atmosphere diluted with nitrogen at 350 ° C., followed by dilution with nitrogen in 100% HF. The catalyst was prepared by further treatment at 450 ° C. under HF atmosphere.

촉매예2 Catalyst Example 2

순수 0.6L를 함유한 10L-부피 용기내에 순수 1.2L에 용해된 Cr(NO3)3·9H2O 452g과 In(NO3)3·nH2O(n은 약 5이다) 42g을 함유한 용액과 28%암모니아 수용액 0.31L를 7.5∼8.5의 pH를 가지는 반응액이 되도록 2개 수용액의 유량을 각각 조절하에서 교반하면서 약 1시간에 걸쳐 적하하며 첨가하였다. 얻어진 수산화물 슬러리는 여과하여, 순수로 깨끗이 세척하고, 이어서 12시간 동안 120℃에서 건조하였다. 이렇게 얻은 고체는 분쇄하여 그래파이트와 혼합하였고, 이어서 정제화 기계로 입자화 하였다. 얻어진 입자를 질소증기로 4시간 동안 400℃에서 소성하여 촉매전구체를 얻었다. 인코넬사제의 반응기내에 상기 촉매전구체를 채우고, 이어서 촉매예1과 같은 방법인 불소화 처리(촉매의 활성화)를 하여 촉매를 제조하였다.452 g of Cr (NO 3 ) 3 · 9H 2 O and 42 g of In (NO 3 ) 3 · nH 2 O (n is about 5) in a 10 L-volume vessel containing 0.6 L of pure water. A solution and 0.31 L of an aqueous 28% ammonia solution were added dropwise over about 1 hour while stirring the flow rates of the two aqueous solutions to adjust the reaction solution having a pH of 7.5 to 8.5. The hydroxide slurry obtained was filtered, washed thoroughly with pure water and then dried at 120 ° C. for 12 hours. The solid thus obtained was ground and mixed with graphite and then granulated with a tableting machine. The obtained particles were calcined at 400 ° C. for 4 hours with nitrogen steam to obtain a catalyst precursor. The catalyst precursor was filled in a reactor made by Inconel, followed by fluorination treatment (activation of the catalyst), which is the same method as in Catalyst Example 1, to prepare a catalyst.

(실시예1) 단계(1)Example 1 Step (1)

[촉매예1]에서 제조된 촉매 150ml를 1인치의 내경 및 1m의 길이를 가진 인코넬사제제의 600-형 반응기내에 채웠고, 온도를 질소가스를 통과시키면서 440℃로 상승시켰다. 거기에 불화수소를 3.5NL/hr로 공급하였고, 이어서 [원료예1]에서 얻은 CF3CHF2의 원료1을 3.5NL/hr로 공급하였다. 질소가스의 공급을 정지하고, 반응을 시작하였다. 2시간 후, 배출가스는 수산화칼륨 수용액으로 세척하여 산 함유물을 제거하고, 그 후에 가스 조성을 가스크로마토그래피로 분석한 결과, 표4에 나타낸 조성을 갖는 가스를 얻었다.150 ml of the catalyst prepared in [Catalyst Example 1] was charged into an Inconel manufactured 600-type reactor having an inner diameter of 1 inch and a length of 1 m, and the temperature was raised to 440 ° C while passing through nitrogen gas. Hydrogen fluoride was supplied thereto at 3.5 NL / hr, and then raw material 1 of CF 3 CHF 2 obtained in [Raw Material Example 1] was fed at 3.5 NL / hr. The supply of nitrogen gas was stopped and the reaction was started. After 2 hours, the exhaust gas was washed with an aqueous potassium hydroxide solution to remove the acid content, and then the gas composition was analyzed by gas chromatography to obtain a gas having the composition shown in Table 4.

화합물compound 순도(부피%)Purity (% by volume) CF3CHF2 CF 3 CHF 2 99.327399.3273 CF4 CF 4 0.01130.0113 CHF3 CHF 3 0.02150.0215 CF3CF3 CF 3 CF 3 0.61200.6120 CF3CClF2 CF 3 CClF 2 0.01560.0156 CF3CHClFCF 3 CHClF 0.01120.0112 CF3CH2ClCF 3 CH 2 Cl 0.00110.0011

(실시예2) (1)단계Example 2 Step (1)

촉매로서 촉매예2에서 제조된 촉매150ml를 채우는 것을 제외하고는 실시예1과 동일 조작을 통해 동일 조건하에서 반응 및 분석을 행하였다. 분석결과는 표5에 나타내었다.The reaction and analysis were carried out under the same conditions as in Example 1, except that 150 ml of the catalyst prepared in Catalyst Example 2 was charged as the catalyst. The analysis results are shown in Table 5.

화합물compound 순도(부피%)Purity (% by volume) CF3CHF2 CF 3 CHF 2 99.273299.2732 CF4 CF 4 0.01700.0170 CHF3 CHF 3 0.02120.0212 CF3CF3 CF 3 CF 3 0.67200.6720 CF3CClF2 CF 3 CClF 2 0.00680.0068 CF3CHClFCF 3 CHClF 0.00980.0098 CF3CH2ClCF 3 CH 2 Cl 0.00150.0015

표5에 나타낸 분석결과로부터 명백한 바와 같이, 크롬에 인듐을 첨가하여 얻어진 불소화 촉매를 사용할 때, CClF2CF3에서 CF3CF3로의 전환율이 향상되었다.As is apparent from the analysis results shown in Table 5, the conversion from CClF 2 CF 3 to CF 3 CF 3 was improved when using the fluorination catalyst obtained by adding indium to chromium.

(실시예3) (1)단계Example 3 Step (1)

반응온도를 300℃로 변화시킨 것을 제외하고는 실시예1과 동일 조작을 통해 동일 조건하에서 반응 및 분석을 수행하였다. 분석결과는 표6에 나타내었다.The reaction and analysis were carried out under the same conditions as in Example 1 except that the reaction temperature was changed to 300 ° C. The analysis results are shown in Table 6.

화합물compound 순도(부피%)Purity (% by volume) CF3CHF2 CF 3 CHF 2 99.431499.4314 CF4 CF 4 0.00230.0023 CHF3 CHF 3 0.02210.0221 CF3CF3 CF 3 CF 3 0.03870.0387 CF3CClF2 CF 3 CClF 2 0.48290.4829 CF3CHClFCF 3 CHClF 0.00140.0014 CF3CH2ClCF 3 CH 2 Cl 0.00050.0005

(실시예4) 단계 (1)(Example 4) Step (1)

반응온도를 500℃로 변화시킨 것을 제외하고는, 실시예1과 동일 조작을 통해 동일 조건하에서 반응 및 분석을 수행하였다. 분석결과는 표7에 나타내었다.      The reaction and analysis were carried out under the same conditions as in Example 1 except that the reaction temperature was changed to 500 ° C. The analysis results are shown in Table 7.

화합물compound 순도(부피%)Purity (% by volume) CF3CHF2 CF 3 CHF 2 99.194899.1948 CF4 CF 4 0.14880.1488 CHF3 CHF 3 0.01680.0168 CF3CF3 CF 3 CF 3 0.58800.5880 CHClF2 CHClF 2 0.00690.0069 CF3CClF2 CF 3 CClF 2 0.01480.0148 CF3CHClFCF 3 CHClF 0.02560.0256 CF3CCl2FCF 3 CCl 2 F 0.00210.0021 CF3CH2ClCF 3 CH 2 Cl 0.00220.0022

(실시예5) (1)단계+(2)단계Example 5 Step (1) + (2)

[촉매예2]에서 제조된 촉매 150ml를 1인치의 내경 및 2m의 길이를 가진 인코넬사제의 600-형 반응기내에 채웠고, 온도를 질소를 통과시키면서 430℃로 상승시켰다. 거기에 불화수소를 5.0NL/hr로 공급하였고, [원료예2]에서 얻은 CF3CHF2의 원료2를 8.0NL/hr로 공급하였다. 이어서, 질소가스의 공급을 중단하였고, 반응시작 2시간 후, 배출가스를 수산화칼륨 수용액으로 세척하여 산 함유물을 제거하였다. 얻어진 가스 조성을 가스크로마토그래피로 분석한 결과, 표8에 나타낸 조성을 갖는 가스를 얻었다.150 ml of the catalyst prepared in [Catalyst Example 2] was charged into an Inconel 600-type reactor having an inner diameter of 1 inch and a length of 2 m, and the temperature was raised to 430 ° C while passing nitrogen. Hydrogen fluoride was supplied thereto at 5.0 NL / hr, and raw material 2 of CF 3 CHF 2 obtained in [Raw Material Example 2] was supplied at 8.0 NL / hr. Subsequently, the supply of nitrogen gas was stopped, and 2 hours after the start of the reaction, the exhaust gas was washed with an aqueous potassium hydroxide solution to remove acid content. As a result of analyzing the obtained gas composition by gas chromatography, the gas which has a composition shown in Table 8 was obtained.

화합물compound 순도(부피%)Purity (% by volume) CF3CHF2 CF 3 CHF 2 99.792299.7922 CF4 CF 4 0.00180.0018 CHF3 CHF 3 0.00360.0036 CF3CF3 CF 3 CF 3 0.19800.1980 CF3CClF2 CF 3 CClF 2 0.00080.0008 CF3CHClFCF 3 CHClF 0.00360.0036

산 함유물을 제거한 후 표8에 나타낸 조성을 보유한 가스를 냉각 하에서 수집하였고, 종래 방법에 따라서 증류물을 정제하였다. 정제 후 얻어진 가스를 분석하였고, 그 결과는 표9에 나타내었다.After removing the acid content, the gas having the composition shown in Table 8 was collected under cooling and the distillate was purified according to the conventional method. The gas obtained after purification was analyzed and the results are shown in Table 9.

화합물compound 순도(부피%)Purity (% by volume) CF3CHF2 CF 3 CHF 2 99.795099.7950 CF4 CF 4 0.00190.0019 CHF3 CHF 3 0.00350.0035 CF3CF3 CF 3 CF 3 0.19880.1988 CF3CClF2 CF 3 CClF 2 0.00080.0008

표 9에 나타낸 분석결과로부터 명백한 바와 같이 증류를 수행함으로써 클로로테트라플루오로에탄은 대부분 제거할 수 있다.As apparent from the analytical results shown in Table 9, most of the chlorotetrafluoroethane can be removed by performing distillation.

상기 얻어진 증류에 의한 정제 후, CF3CHF2를 주로 함유한 가스를 이용하여 불소가스와 직접적인 불소화 반응을 수행하였다.After purification by distillation obtained above, direct fluorination reaction with fluorine gas was performed using a gas mainly containing CF 3 CHF 2 .

20.6mmΦ의 내경 및 500mm의 길이를 가진 인코넬사제의 600-형의 반응기(전열기에 의한 가열방식을 이용; 반응기는 500℃의 온도에서 불소가스로 패시베이션처리를 하였다)는 30NL/hr로 질소가스를 통과시키면서 420℃의 온도로 가열하였다.Inconel's 600-type reactor with an inner diameter of 20.6 mm Φ and a length of 500 mm (heated by a heater; the reactor was passivated with fluorine gas at a temperature of 500 ° C.) was nitrogen gas at 30NL / hr. It heated to the temperature of 420 degreeC, passing it.

그런 다음, 불화수소를 50NL/hr로 공급하였고, 희석가스로부터 분기된 하나의 가스 흐름내로 CF3CHF2를 주로 함유한 가스를 3.5NL/hr로 공급하였다. 그 후에 불소가스를 희석가스로부터 분기된 다른 가스 흐름내로 3.85NL/hr로 유사하게 공급하여 반응을 수행하였다. 3시간 후, 반응 생성가스를 수산화칼륨 수용액 및 요오드칼륨 수용액으로 세척하여 불화수소 및 비반응된 불소가스를 제거하였다. 이어서, 가스 조성을 가스크로마토그래피로 분석하였다. 분석결과는 표10에 나타내었다.Then, hydrogen fluoride was supplied at 50 NL / hr, and a gas mainly containing CF 3 CHF 2 was supplied at 3.5 NL / hr into one gas stream branched from the diluent gas. The reaction was then carried out by supplying fluorine gas similarly at 3.85 NL / hr into another gas stream branched from the diluent gas. After 3 hours, the reaction product gas was washed with an aqueous potassium hydroxide solution and an aqueous potassium iodine solution to remove hydrogen fluoride and unreacted fluorine gas. The gas composition was then analyzed by gas chromatography. The analysis results are shown in Table 10.

화합물compound 순도(부피%)Purity (% by volume) CF3CHF2 CF 3 CHF 2 0.00010.0001 CF4 CF 4 0.04560.0456 CF3CF3 CF 3 CF 3 99.953699.9536 CF3CClF2 CF 3 CClF 2 0.00070.0007

산 함유물 제거 후에 가스를 냉각하에 수집하였고, 증류에 의해 정제하였다. 정제 후 가스는 TCD법, FID법, ECD법 및 GC-MS법을 이용한 가스크로마토그래피로 분석하였고, 분석결과는 표11에 나타내었다.After acid content removal the gas was collected under cooling and purified by distillation. The gas after purification was analyzed by gas chromatography using TCD method, FID method, ECD method and GC-MS method, and the analysis results are shown in Table 11.

화합물compound 순도(부피%)Purity (% by volume) CF3CHF2 CF 3 CHF 2 0.9 부피ppm0.9 volume ppm CF4 CF 4 <0.4 부피ppm<0.4 ppm by volume SF6 SF 6 <0.4 부피ppm<0.4 ppm by volume CF3CClF2 CF 3 CClF 2 <0.1 부피ppm<0.1 ppm by volume CF3CF3 CF 3 CF 3 99.9998 부피%99.9998% by volume

표 11에 나타낸 분석결과로부터 명백한 바와 같이 정제 후 CF3CF3는 다른 불순물을 거의 함유하지 않으므로 고순도CF3CF3가 얻어지고, 그것의 순도는 99.9997부피%이상이었다.As apparent from the analytical results shown in Table 11, CF 3 CF 3 after purification contained almost no other impurities, so high purity CF 3 CF 3 was obtained, and its purity was 99.9997% by volume or more.

(비교예1)(Comparative Example 1)

20.6mmΦ의 내경 및 500mm의 길이를 가진 인코넬사제의 600-형 반응기(전열기에 의한 가열방식을 이용; 반응기는 500℃의 온도에서 불소가스로 패시베이션처리를 하였다)는 30NL/hr로 질소가스를 통과시키면서 420℃의 온도로 가열하였다.Inconel's 600-type reactor with an inner diameter of 20.6 mm Φ and a length of 500 mm (heated by a heater; the reactor was passivated with fluorine gas at a temperature of 500 ° C.) was passed through nitrogen gas at 30 NL / hr. It was heated to a temperature of 420 ℃ while.

그런 다음, 불화수소를 50NL/hr로 공급하였고, 희석가스로부터 분기된 하나의 가스흐름내로 [원료예1]에서 얻은 CF3CHF2의 원료1을 3.5NL/hr로 공급하였다. 그 후에 불소가스를 희석가스로부터 분기된 다른 가스흐름내로 3.85NL/hr로 유사하게 공급하여 반응을 수행하였다. 3시간 후, 반응 생성가스를 수산화칼륨 수용액 및 요오드칼륨 수용액으로 세척하여 불화수소 및 비반응된 불소가스를 제거하였다. 이어서, 가스 조성을 가스크로마토그래피로 분석하였다. 분석결과는 표12에 나타내었다.Then, hydrogen fluoride was supplied at 50 NL / hr, and raw material 1 of CF 3 CHF 2 obtained in [Raw Material Example 1] was supplied at 3.5 NL / hr into one gas stream branched from the diluent gas. The reaction was then carried out by feeding fluorine gas similarly at 3.85 NL / hr into another gas stream branched from the diluent gas. After 3 hours, the reaction product gas was washed with an aqueous potassium hydroxide solution and an aqueous potassium iodine solution to remove hydrogen fluoride and unreacted fluorine gas. The gas composition was then analyzed by gas chromatography. The analysis results are shown in Table 12.

화합물compound 순도(부피%)Purity (% by volume) CF3CHF2 CF 3 CHF 2 0.00030.0003 CF4 CF 4 0.05680.0568 CClF3 CClF 3 0.00360.0036 CF3CF3 CF 3 CF 3 99.416099.4160 CF3CClF2 CF 3 CClF 2 0.52330.5233

표12에 나타낸 분석결과로부터 명백한 바와 같이 불순물로서 분자내에 염소원자를 보유한 화합물을 함유한 CF3CHF2는 불소가스와 반응할 때, 분리하기 어려운 물질인 CClF3(클로로트리플루오로메탄)가 생성된다.As is clear from the analytical results shown in Table 12, CF 3 CHF 2 containing a compound having a chlorine atom in its molecule as an impurity produced CClF 3 (chlorotrifluoromethane), a substance that was difficult to separate when reacted with fluorine gas. do.

그런 다음, 산 함유물의 제거후에 표12에 나타낸 조성을 보유한 가스는 냉각 하에 수집하였고, 증류에 의해 정제하였다. 정제 후에 얻은 가스를 분석하였고, 그 결과는 표13에 나타내었다.Then, after removal of the acid content, the gas with the composition shown in Table 12 was collected under cooling and purified by distillation. The gas obtained after purification was analyzed and the results are shown in Table 13.

화합물compound 순도(부피%)Purity (% by volume) CF3CHF2 CF 3 CHF 2 0.00030.0003 CF4 CF 4 <0.0001<0.0001 CClF3 CClF 3 0.00360.0036 CF3CF3 CF 3 CF 3 99.995999.9959 CF3CClF2 CF 3 CClF 2 <0.0001<0.0001

표13에 나타낸 분석결과로부터 명백한 바와 같이 CClF3는 분리하기 어려운 화합물이다.As is clear from the analytical results shown in Table 13, CClF 3 is a difficult compound to separate.

상기한 바와 같이 CF3CHF2를 함유한 시작가스 혼합물 및 염소가스를 보유한 화합물을 이용하여 고순도 CF3CF3를 생성할 수 있고, 본 발명에 따라서 생성된 고순도 CF3CF3는 반도체 소자 제조공정에서 에칭가스 또는 세척가스로서 사용될 수 있다.Above as using a compound that holds the starting gas mixture, and chlorine gas containing CF 3 CHF 2, and can produce high purity CF 3 CF 3, according to the present invention, the resulting high purity CF 3 CF 3 A semiconductor device manufacturing process It can be used as an etching gas or a washing gas in the.

Claims (19)

(1) 펜타플루오로에탄과 염소원자를 보유한 화합물을 함유하는 가스 혼합물을 크롬 산화물에 인듐을 첨가하여 얻어진 벌크 불소화 촉매의 존재하에 가스상의 불화수소와 반응시켜 상기 염소원자를 보유하는 화합물을 불소화하는 단계; 및(1) reacting a gas mixture containing pentafluoroethane and a compound having a chlorine atom with gaseous hydrogen fluoride in the presence of a bulk fluorination catalyst obtained by adding indium to chromium oxide to fluorinate the compound having a chlorine atom; step; And (2) 펜타플루오로에탄과 상기 (1)단계에서 얻어진 불소화된 화합물을 함유한 가스 혼합물을 희석가스의 존재하에 가스상에서 불소가스와 반응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 헥사플루오로에탄 제조방법.(2) a method for producing hexafluoroethane, comprising reacting a gas mixture containing pentafluoroethane and the fluorinated compound obtained in step (1) with fluorine gas in the gas phase in the presence of diluent gas. . 제 1항에 있어서, 상기 염소원자를 보유하는 화합물은, 클로로메탄, 클로로트리플루오로메탄, 클로로펜타플루오로에탄, 디클로로테트라플루오로에탄, 클로로테트라플루오로에탄, 클로로트리플루오로에탄 및 클로로트리플루오로에틸렌으로 구성되는 군에서 선택된 1종이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 헥사플루오로에탄 제조방법. The compound having a chlorine atom is chloromethane, chlorotrifluoromethane, chloropentafluoroethane, dichlorotetrafluoroethane, chlorotetrafluoroethane, chlorotrifluoroethane and chlorotree. Hexafluoroethane production method, characterized in that at least one compound selected from the group consisting of fluoroethylene. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 (1)단계의 가스 혼합물내에 함유된 염소원자를 보유하는 화합물의 총량은 1부피%이하인 것을 특징으로 하는 헥사플루오로에탄 제조방법.The method for producing hexafluoroethane according to claim 1 or 2, wherein the total amount of the compound having chlorine atoms contained in the gas mixture of step (1) is 1 vol% or less. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 (1)단계의 가스 혼합물내에 함유된 염소원자를 보유하는 화합물의 총량은 0.5부피%이하인 것을 특징으로 하는 헥사플루오로에탄 제조방법.The method for producing hexafluoroethane according to claim 1 or 2, wherein the total amount of the compound having chlorine atoms contained in the gas mixture of step (1) is 0.5% by volume or less. 삭제delete 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 (1)단계의 불소화 촉매의 존재하에서 불화수소와의 반응시 온도는 150~480℃의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 헥사플루오로에탄 제조방법.The method for producing hexafluoroethane according to claim 1 or 2, wherein the temperature during the reaction with hydrogen fluoride in the presence of the fluorination catalyst of step (1) is in the range of 150 to 480 ° C. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 (1)단계의 가스 혼합물에 함유된 불화수소/유기물질의 몰비는 0.5~5의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 헥사플루오로에탄 제조방법.The method for producing hexafluoroethane according to claim 1 or 2, wherein the molar ratio of hydrogen fluoride / organic material contained in the gas mixture of step (1) is in the range of 0.5-5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 (2) 단계 전에 생성된 염화수소를 함유하는 산 함유물을 제거하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 헥사플루오로에탄 제조방법.The method for producing hexafluoroethane according to claim 1 or 2, wherein the step of removing the acid content containing hydrogen chloride generated before step (2) is performed. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 (2)단계 전에 클로로테트라플루오로에탄 및/또는 클로로트리플루오로에탄을 분리하는 단계 및 분리된 클로로테트라플루오로에탄 및/또는 클로로트리플루오로에탄을 상기 (1)단계로 복원시키는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 헥사플루오로에탄 제조방법.The method of claim 1 or 2, wherein the step of separating chlorotetrafluoroethane and / or chlorotrifluoroethane and the separated chlorotetrafluoroethane and / or chlorotrifluoroethane are carried out before step (2). Hexafluoroethane production method characterized in that the step of restoring to step (1). 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 (2)단계의 가스 혼합물내에 함유된 염소원자를 보유하는 화합물의 총량은 0.02부피%이하인 것을 특징으로 하는 헥사플루오로에탄 제조방법.The method for producing hexafluoroethane according to claim 1 or 2, wherein the total amount of the compound having chlorine atoms contained in the gas mixture of step (2) is 0.02% by volume or less. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 (2)단계의 가스 혼합물내에 함유된 불소화된 화합물은 주로 헥사플루오로에탄으로 구성되는 것을 특징으로 하는 헥사플루오로에탄 제조방법.The method for producing hexafluoroethane according to claim 1 or 2, wherein the fluorinated compound contained in the gas mixture of step (2) mainly consists of hexafluoroethane. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 (2)단계의 희석가스는 테트라플루오로메탄, 헥사플루오로에탄, 옥타플루오로프로판 및 불화수소로 구성되는 군에서 선택된 1종이상을 함유하는 가스인 것을 특징으로 하는 헥사플루오로에탄 제조방법.The diluent gas of step (2) is a gas containing one or more selected from the group consisting of tetrafluoromethane, hexafluoroethane, octafluoropropane and hydrogen fluoride. Hexafluoroethane production method, characterized in that. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 (2)단계의 희석가스는 불화수소가 농후한 가스인 것을 특징으로 하는 헥사플루오로에탄 제조방법.The method for producing hexafluoroethane according to claim 1 or 2, wherein the dilution gas of step (2) is a gas rich in hydrogen fluoride. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 (2)단계의 불소화된 화합물을 함유하는 가스 혼합물과 불소가스와의 반응시 온도는 250∼500℃의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 헥사플루오로에탄 제조방법.The hexafluoroethane production according to claim 1 or 2, wherein the temperature of the reaction of the gas mixture containing the fluorinated compound of step (2) with the fluorine gas is in the range of 250 to 500 ° C. Way. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 (2)단계의 불소화된 화합물을 함유하는 가스 혼합물과 불소가스와의 반응시 온도는 350∼450℃의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 헥사플루오로에탄 제조방법.The hexafluoroethane preparation according to claim 1 or 2, wherein the temperature of the gas mixture containing the fluorinated compound of step (2) and the fluorine gas is in the range of 350 to 450 ° C. Way. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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